f?0.87fp或f?1.18fp
f——固有频率fp——激振频率
措施 改变零件及系统的刚性，改变支承位置，增加或减少辅助支承，把激振源与零件隔离，采用阻尼等办法。 6）可靠性准则
（1）可靠度 零件在规定的使用时间（寿命）内和预定的环境条件下，能正常完成其功能的概率。 （2）表达式 R?NNsNr?Nf??1?f NrNrNrfNr——总零件数，Ns——一段时间后仍能正常工作的零件，N—
—一段时间后失效的零件 （3）系统 R?R1R2???Rn 五、机械零件设计的一般步骤 1、选择类型 根据使用要求 2、计算载荷 根据工作要求
3、选择材料 根据工作条件及对零件的特殊要求，如飞机、坦克
4、基本尺寸 根据失效形式，确定设计准则，计算出零件的基本尺寸
5、结构设计 根据工艺性及标准化等原则 6、校核计算
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7、画工作图 标出形位公差、尺寸公差、表面粗糙度及技术条件
8、编说明书 写设计计算说明书以备查
下面以齿轮设计为例，简要说明
1）根据使用要求选直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮 2）计算该齿轮的载荷
3）选材及相应的热处理，如40、45、40Cr、调质、渗碳后淬火 4）确定齿轮的基本尺寸
5）结构设计，如整体式、齿轮轴式、腹板式、轮辐式等 6）校核，判断结构的合理性 7）画齿轮工作图 8）写说明书
六、机械零件的标准化
(1)标准件：按规定标准生产的零件称为标准件。
(2)通用化：在系列产品内部或在跨系列产品之间采用同一结构和尺寸的零部件。
(3)系列化：对同一类产品，在同一基本结构或基本尺寸条件下，规定出若干种不同尺寸参数的产品，形成系列。 1、标准化的意义 1）集中加工，降低成本
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2）统一零件和材料的性能指标，使其能够比较，并提高零件的可靠性
3）简化设计工作，缩短设计周期，提高设计质量 4）互换性好，便于维护 5）有利于产品走向国际
第三节 机械工程常用材料及选用原则
一、材料
钢：含碳量越高，强度就越高，但塑性越低
铸铁：脆性、良好的铸造性、抗拉强度及塑性和韧性较差
有色金属及其合金：轴承合金（铜合金）；质量轻、强度高（铝合金） 非金属材料：工程塑料、橡胶
复合材料：高强度和弹性模量，质量小等优点及耐热性、导电性差等缺点 （战斗机、直升机、人造卫星，高尔夫球杆网球拍） 二、材料选用原则 1、使用要求
1）、载荷的大小、性质、应力的大小、性质及其分布状况 a、从强度方面来考虑，应在充分了解材料的机械性能的基础上进行选择。脆性材料只能在静载荷下工作，冲击载荷下最好用塑性材料 b、可通过热处理改变金属材料的性能。如热处理提高塑性，降低强度和硬度。
2）、零件的工作情况（环境特点、工作温度、摩擦磨损）
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a、湿热环境下用防锈和耐腐蚀材料，如不锈钢。 b、工作温度
互相配合的两零件，其材料的线膨胀系数不能相差过大。 材料的机械性能随温度而改变的情况。
c、工作中发生摩擦磨损处，要提高硬度，以增强耐磨性。 3）、零件的尺寸及质量
铸件不受尺寸和质量所限，锻件毛坯时，必须注意锻压机械及设备的生产能力，尽可能选用强重比大的材料，以减小零件的尺寸及质量。
4）、零件结构的重要程度 综合力学性能好的材料 2、制造工艺要求
结构简单用锻件，结构复杂用铸件或用板材冲压出元件后再焊接。 （锻件的工艺性是指材料的延展性、热脆性、及冷态和热态下塑性变形的能力等。铸件的工艺性是指材料的液态流动性、收缩率、偏析程度及产生缩孔的倾向性等。焊件的工艺性是指材料的焊接性及焊缝产生裂纹的倾向性等。材料的热处理工艺性是指可淬性、淬火变形倾向性及热处理介质对它的渗透能力。冷加工工艺性是指材料的硬度、易切削性、冷作硬化程度及切削后可能达到的表面粗糙度。） 3、材料的经济性
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1）、材料本身的相对价格 2）、材料的加工费用 3）、材料的利用率 4）、采用组合结构
5）、节约稀有金属（用铝青铜代替锡青铜制造轴瓦） 4、材料的供应状况 三、金属材料的热处理
1、分类：整体热处理 表面热处理
2、目的：改变其整体或表面的物理、力学性能，发挥其使用潜力。
例如，合金钢如不经热处理，其力学性能并不明显优于碳素钢。为充分发挥合金钢的作用，合金钢零件一般都需经过热处理。 常用整体热处理有：
退火：加热到临界温度以上30-50OC，保温一段时间，然后冷却。 正火：加热到临界温度以上30-50OC，保温一段时间，然后在空气中
冷却，冷却速度比退火快。
淬火：加热到临界温度以上，保温一段时间，然后在水、盐水或者
油中快速冷却。
回火：将淬火后的钢件再加热到临界以下的温度，保温一定时间，
在空气、油或水中冷却。 调质：淬火后再进行高温回火。
时效：将钢件加热到120-130OC以下，长时期保温，随炉或在空气
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机械设计基础第1至2章课件
